МИКРОКАНАЛЬНЫЙ РЕАКТОР ДЛЯ СИНТЕЗА ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ПО МЕТОДУ ФИШЕРА-ТРОПША Российский патент 2013 года по МПК B01F13/00 

Изобретение относится к устройствам для синтеза жидких углеводородов из газовой смеси.

Известен микроканальный термический реактор, выполненный в виде металлического корпуса, состоящего из нескольких частей, с вырезанными в нем продольными канавками, образующими микроканалы.

(Международная публикация №WO 03/006161 A2, 23.01.2003.)

Недостатком данного реактора является трудоемкость в изготовлении и малая производительность.

Известен микроканальный реактор с термическим контролем, содержащий корпус, собранный из многих деталей, имеющих пазы прямоугольного сечения.

(Патент США №2003/0180216, 2003 г.)

Недостатком данного реактора является сложность в изготовлении, затруднительность работы при высоких давлениях и малая производительность.

Известен микроканальный реактор синтеза Фишера-Тропша, включающий корпус, состоящий из двух или более частей, с прорезанными в них продольными каналами, расположенными под углом друг к другу.

(Международная публикация №WO 2005/075606, 18.08.2005.)

Недостатком данного реактора является сложность в изготовлении и малая производительность.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению служит микроканальный реактор, состоящий из пакета плоских пластин, в которых вырезаны продольные пазы, образующие микроканалы.

(Международная публикация №WO 2006/031058, 23.03.2006.)

Недостатком данного реактора является сложность в изготовлении, затруднительность в создании реактора больших размеров и низкая производительность.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение теплоотдачи в слое катализатора в реакторе.

Данная техническая задача решается тем, что в трубе реактора (одной или нескольких) располагаются две металлические ленты, имеющие толщину 0,1-1 мм, скрученные по спирали, одна из лент имеет продольные вмятины, направленные под углом к продольной оси спирали и выступающие над поверхностью ленты на 0,2-2 мм, микроканалы, образованные пространством между выступами и плоскостью ленты, заполнены катализаторм, имеющим размер зерна 50-500 мкм.

Увеличение теплоотдачи осуществляется за счет того, что теплопроводность металлических лент, располагаемых внутри трубы (или труб) реактора, больше теплопроводности катализатора в несколько десятков раз. Например, теплопроводность катализатора Фишера-Тропша составляет 0,2-0,3 Вт/(м·К), а теплопроводность алюминия, из которого могут быть изготовлены металлические ленты, составляет 240-250 Вт/(м·К).

Указанные отличительные признаки существенны.

Выполнение лент указанной толщины с вмятинами, выступающими по отношению плоскости поверхности лент, обеспечивает оптимальный размер и форму микроканалов при заданном размере зерен катализатора, при этом площадь поперечного сечения лент составляет 5-25% от площади поперечного сечения труб реактора, что приводит к увеличению теплоотдачи в слое катализатора, предотвращая его перегрев.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид микроканального реактора в разрезе.

На фиг.2 представлено сечение А-А на фиг.1.

Реактор состоит из металлического цилиндрического корпуса 1, расположенного вертикально или под углом к вертикали и работающего под давлением. В корпусе расположены скрученные по спирали одна или несколько металлических лент 2 толщиной 0,1-1 мм. Ленты выполнены с продольными вмятинами 3, направленными под углом к продольной оси 4 спирали и выступают по отношению к плоскости ленты на 0,2-2 мм. Микроканалы образованы пространством между вмятинами 3 и плоскостью ленты 2 и заполнены сыпучим катализатором 5 с размером зерна 50-500 мкм.

Микроканальный реактор для синтеза жидких углеводородов по методу Фишера-Тропша работает следующим образом.

Газовая смесь, содержащая водород и окись углерода, подается при определенной температуре и давлении в верхнюю часть трубы реактора (одной или нескольких). Газовая смесь проходит через слой катализатора 5, располагаемого в микроканалах, образованных скрученными металлическими лентами 2, расположенными в трубе 1 реактора. При прохождении через слой катализатора 5 газовой смеси происходит реакция синтеза жидких углеводородов, при которой выделяется значительное количество тепла. Значительная часть выделяемого тепла отводится от катализатора через скрученные металлические ленты 2 и передается к стенке трубы 1 реактора, от которой тепло отводится охлаждающей водой.

Реактор выполнен в виде цилиндрической трубы, внутри которой размещены металлические ленты толщиной 0,1-1 мм. Ленты скручены по спирали образующими микроканалы, заполненные сыпучим катализатором с размером зерна 50-500 мкм. Одна из лент имеет продольные вмятины, выступающие над поверхностью ленты на 0,2-2 мм. Ленты обеспечивают теплоотвод от катализатора, стабилизируя процесс синтеза Фишера-Тропша. Изобретение обеспечивает повышение теплоотдачи в слое катализатора в реакторе. 2 ил.

Микроканальный реактор для синтеза жидких углеводородов по методу Фишера-Тропша, включающий цилиндрическую трубу (одну или несколько) с находящимися внутри нее металлическими лентами, образующими микроканалы, заполненные сыпучим катализатором, отличающийся тем, что ленты имеют толщину 0,1-1 мм, скручены по спирали, одна из лент имеет продольные вмятины, выступающие над поверхностью ленты на 0,2-2 мм, причем микроканалы образованы пространством между выступами и плоскостью ленты, при этом сыпучий катализатор имеет размер зерна 50-500 мкм.